Orientador: Maria Célia Bertolini / Co-orientador: Fernanda Barbosa Cupertino / Banca: Ian Malavazi / Banca: Márcia Eliana da Silva Ferreira Balieiro / Resumo: O fungo filamentoso Neurospora crassa é um organismo modelo amplamente utilizado para estudos de diversos aspectos da biologia dos eucariotos. Nosso laboratório tem utilizado este fungo para estudar os mecanismos moleculares e bioquímicos envolvidos na regulação do metabolismo de glicogênio. A avaliação de uma coleção de linhagens mutantes individualmente nocauteadas em genes que codificam fatores de transcrição permitiu identificar várias proteínas potencialmente envolvidas na regulação do metabolismo de glicogênio do fungo N. crassa. Dentre as proteínas, o fator de transcrição FLBC foi identificado como uma possível proteína regulatória do metabolismo de glicogênio. A linhagem mutante apresentou alterações no perfil de acúmulo de glicogênio e na expressão do gene gsn em relação à linhagem selvagem, quando submetidas a estresse térmico. Estudos preliminares realizados anteriormente em nosso laboratório mostraram severas alterações morfológicas na linhagem flbCKO, como reduzida capacidade de conidiação, com a presença de poucos microconídios, formação de hifas aéreas reduzidas, morfologia das extremidades das hifas alterada, aspecto e morfologia alterados das colônias e produção acentuada do pigmento melanina, indicando que a proteína FLBC desempenha importante papel no desenvolvimento do fungo. O fator de transcrição FLBC, objeto de estudo deste trabalho, é uma proteína homóloga às proteínas FlbC e FLE1 dos fungos Aspergillus nidulans e Podospora anserina, respectivamente, ambas envolvidas nos processos de conidiação e desenvolvimento dos fungos. O objetivo deste trabalho foi realizar uma caracterização funcional detalhada deste fator de transcrição em N. crassa. Análises de expressão gênica mostraram níveis elevados do transcrito flbC durante o crescimento vegetativo do fungo e após a indução do desenvolvimento assexual. A linhagem nocaute mostrou uma desregulação... / Abstract: The filamentous fungus Neurospora crassa is a model organism widely used for studies of several aspects of the biology in eukaryotes. We have been studying the molecular and biochemical mechanisms involved in glycogen metabolism regulation in this fungus. The screening of a knocked-out strains set in genes encoding transcription factors has identified many proteins likely involved in the regulation of glycogen metabolism in the fungus N. crassa. Among the proteins, the transcription factor FLBC was identified as a regulatory protein of the glycogen metabolism. The mutant strain showed changes in the glycogen accumulated and in the gsn gene expression when compared to the wild-type strain under heat stress. Preliminary studies carried out in our laboratory showed severe morphological changes in the strain flbCKO, such as reduced ability to conidiate, presence of a few microconidia, reduced production of aerial hyphae, altered morphology of hyphae tips, changes in the colonies morphology and high production of the pigment melanin, suggesting that FLBC plays an important role in the fungus development. The transcription factor FLBC, object of study in this work, is the Aspergillus nidulans and Podospora anserina FlbC/FLE1 homologous protein, respectively, both involved in conidiation and fungal growth. The purpose of this study was to perform functional characterization of this transcription factor in N. crassa. Analysis of gene expression showed high levels of the transcript flbC during vegetative growth and after induction of asexual development. The knockout strain presented a misregulation in the accumulation of reserve carbohydrate (glycogen and trehalose) during vegetative growth accumulating higher levels of both carbohydrates as compared to the wildtype strain. Analysis of gene expression in the strains wild-type and flbCKO showed that gdn (encoding for debranching enzyme) and gpn (encoding glycogen phosphorylase) genes are... / Mestre

Orientador: Maria Célia Bertolini / Banca: Cleslei Fernando Zanelli / Banca: Ana Paula Ulian de Araújo / Banca: Maria Teresa Marques Novo Mansur / Banca: Marcos Roberto de Mattos Fontes / Resumo: O fungo Neurospora crassa tem sido amplamente usado como um organismo modelo para os aspectos fundamentais da biologia dos eucariotos. Neste trabalho, foi investigado o papel funcional de uma ciclina de N. crassa (PCL-1), codificada pela ORF NCU08772 e ortóloga a Pcl10 de Saccharomyces cerevisiae. Na levedura, a proteína Pcl10, em conjunto com a proteína quinase dependente de ciclina Pho85, fosforila a enzima glicogênio sintase, a enzima regulatória da síntese de glicogênio. A fosforilação resulta na inativação da enzima e, portanto, em diminuição do acúmulo de glicogênio. A linhagem pcl-1 de N. crassa apresentou um atraso na germinação dos conídios e um retardo na progressão do ciclo celular quando comparado com a linhagem selvagem, sugerindo que esta ciclina pode regular o desenvolvimento e a divisão celular. Além disto, a linhagem nocauteada acumulou níveis mais elevados de glicogênio que a linhagem selvagem indicando o papel na regulação do metabolismo deste carboidrato. A fosforilação da enzima glicogênio sintase de N. crassa (GSN) foi analisada na linhagem nocaute através de análises de atividade enzimática, e os resultados mostraram que a GSN apresentou baixo índice de fosforilação, portanto alta atividade durante o crescimento, um resultado que pode explicar o alto acúmulo de glicogênio observado. Este resultado foi confirmado por análise de 2D-PAGE seguida por western blot, utilizando anticorpos anti-GSN. GSN apresentou na linhagem mutante isoformas m... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: Maria Célia Bertolini / Banca: Heloisa Sobreiro Selistre de Araujo / Banca: Ana Paula Ulian de Araujo / Resumo: Neste trabalho foi realizado o isolamento do cDNA e do gene que codifica a proteína semelhante à Pho85p de Saccharomyces cerevisiae, em Neurospora crassa. Um fragmento de 1,1 kb correspondendo à seqüência nucleotídica do gene em N. crassa foi amplificado e confirmado por sequenciamento, o qual foi utilizado no rastreamento de uma biblioteca de cDNA de N. crassa, resultando em um plasmídeo contendo a ORF que codifica a Ncpho85 e as seqüências upstream e downstream à ORF. Este inserto foi seqüenciado, a ORF isolada apresentou 1014 bp, a região upstream contém 304 bp e a downstream 561 nucleotídeos. Após sequenciamento do cDNA, a seqüência polipeptídica da proteína foi comparada com outras proteínas semelhantes à Pho85p de fungos miceliares, leveduriformes além de S. cerevisiae. Esta ORF isolada foi utilizada no rastreamento de uma biblioteca genômica de N. crassa, possibilitando o isolamento de um plasmídeo contendo a seqüência genômica, o qual foi submetido a sequenciamento. No inserto foi possível confirmar a presença do intron (de 89 bp) no nucleotídeo 69, confirmando os dados existentes no banco de dados de N. crassa. A expressão do gene foi analisada ao longo do crescimento do fungo, em diferentes meios de cultivo, através de experimentos de Northern blot. A presença de duas bandas de hibridização, uma de 2,2 kb e uma 2,7 kb foi observada em todos os experimentos realizados. Um pico de expressão dos dois transcritos ocorreu no tempo de 12 horas, sendo mais evidente para o transcrito de menor tamanho, o qual seria o transcrito do cDNA isolado anteriormente. Resultados preliminares da expressão da proteína ao longo do crescimento do fungo foram obtidos por Western blot. Apenas uma banda da proteína foi observada, a qual apresentou o tamanho aproximado de 40 kDa, próximo ao tamanho da proteína NcPHO85, deduzida a partir da seqüência do cDNA. / Abstract: In this study we performed the isolation of the cDNA and the gene that codes for the Pho85p-like protein from Saccharomyces cerevisiae in Neurospora crassa. A fragment of 1.1 kb corresponding to the nucleotide sequence of the gene from N. crassa was amplified by PCR and confirmed by DNA sequencing. This fragment was used to screen a N. crassa cDNA library resulting in a plasmid containing the ORF plus and the upstream and downstream regions. The insert from the plasmid was sequenced and the ORF showed to have 1014 bp, whereas the upstream and downstream regions had 304 bp and 561 bp, respectively. After sequencing the cDNA, the polypeptide sequence was compared to the same protein from mycelial fungi and yeasts. The isolated ORF was used to screen a N. crassa genomic library leading to the isolation of a plasmid containing the genomic sequence. After DNA sequencing the insert showed the presence of an intron (89 bp) starting at nucleotide 69. This result was in agreement with the information from the N. crassa database. Gene expression analysis during the vegetative growth in different media was performed by Northern blot. Two hybridization bands were observed in the experiments, one of 2.2 kb and another one of 2.7 kb. The maximum expression of both transcripts happened at 12 h of growth, this was more pronounced for the smaller transcript, which probably is the transcript of the isolated cDNA. Preliminary results of protein expression during vegetative growth were obtained by Western blot analysis. Only one band with approximately 40 kDa was observed, the expected size for the NcPHO85 protein sequence deduced from the cDNA sequence. In order to evaluate the role of this protein in glycogen metabolism and in other cellular functions in N. crassa we started the gene inactivation. / Mestre

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Circadian rhythms are visible as daily oscillations in biochemical, physiological, or behavioral processes. These rhythms are produced by an endogenous clock that maintains synchrony with the external environment through responses to external stimuli such as light or temperature. The clock, in turn, coordinates internal processes in a time-dependent fashion. Genetic and molecular analysis of the filamentous fungus Neurospora crassa has demonstrated that the products of the frequency (frq) and white-collar (wc-1 and wc-2) genes interact to form an interlocked feedback loop that lies at the heart of the clock in this fungus. This feedback loop, termed the FRQ/WC oscillator, produces a ~24h oscillation in frq mRNA, FRQ protein, and WC-1 protein. In turn, the FRQ/WC oscillator regulates rhythmic behavior and gene expression. The goal of this dissertation is to understand how rhythmic outputs are regulated by the FRQ/WC oscillator in Neurospora. To this end, we have taken a microarray approach to first determine the extent of clock-controlled gene expression in Neurospora. Here, we show that circadian regulation of gene expression is widespread; 145 genes, representing 20% of the genes we analyzed, are clock-controlled. We show that clockregulation is complex; clock-controlled genes peak at all phases of the circadian cycle. Furthermore, we demonstrate the clock regulates diverse biological processes, such as intermediary metabolism, translation, sexual development and asexual development. WC-1 is required for all light- and clock-regulated gene expression in Neurospora. We have shown that overexpression of WC-1 is sufficient to activate clock-controlled gene expression, but is not sufficient to induce all light-regulated genes in Neurospora. This result indicates that cycling of WC-1 is sufficient to regulate rhythmic expression of a subset of clockcontrolled genes. Conversely, a post-translational mechanism underlies WC-1 mediated light signal transduction in Neurospora. Finally, we have demonstrated the Neurospora circadian system is comprised of mutually coupled oscillators that interact to regulate output gene expression in the fungus.

No description available.

This thesis investigates whether there are alternative mechanisms of tip growth in invasive and non-invasive hyphae of the fungus Neurospora crassa. The cytoskeleton protein actin is thought to play a pivotal role in hyphal tip growth, performing a multitude of tasks, one of which may be the provision of a resistive force to counter turgor pressure. An Actin depleted zone (ADZ) was the dominant feature of invasive hyphal tips, which was largely absent from non-invasive hyphae. The Spitzenkörper was slightly larger in invasive hyphae but this size difference alone was thought insufficient to account for the exclusion of filamentous actin (F-actin) from the tip. The actin nucleating protein formin was found at sites where actin nucleation is occurring, while cofilin, a protein that severs F-actin, was found to localise where F-actin disassembly was likely to be occurring. It is suggested that these proteins are likely to play a role in controlling a dynamic cytoskeleton, rearrangements of which are required for the two modes of growth. Invasive hyphae were found to generate a higher turgor than non-invasive hyphae. These results suggest that the F-actin rearrangements facilitated by cofilin give an ADZ that may play a role in invasive hyphal tip growth; possibly through a reduction of tip resistance; thus enabling the provision of a greater protrusive force by turgor.

Thesis (M.Sc.) - Carleton University, 2002. / Includes bibliographical references (p. 88-93). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M. Sc.)--Carleton University, 2004. / Includes bibliographical references (p. 137-145). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M. Sc.)--Carleton University, 2004. / Includes bibliographical references (p. 79-85). Also available in electronic format on the Internet.